架空輸配電線路中新型防雷絕緣子的運用

陳志堅

摘 要：架空輸配電線路的架設大多需要經過高山、丘陵以及曠野等地方，并且會暴露在自然環境當中，因此很容易受到雷擊產生斷線事故。為了保障配電網的運行，需要采取相應的防雷措施。本文針對架空輸配電線路當中使用的新型防雷絕緣子的特性進行了分析，并對其在配電線路當中的應用進行了研究，希冀對同行們起到一定的借鑒意義。

關鍵詞：輸配電線路；新型防雷絕緣子；運用

0 引言

根據調查研究，我們可以知道供電過程中發生的事故，大部分都是雷擊產生的斷線以及跳閘事故，從而造成大量的電能損失，因此輸電線遭到雷擊時，不但會產生大量的經濟損失，還會產生不良的社會效果。

對于輸配電線路而言，雷電的危害不但會造成電網線路跳閘現象，還會引起絕緣導線斷線以及絕緣子閃絡。因此雷電給輸配電線路造成的影響不但會影響電力系統輸配電的安全性、可靠性以及穩定性，還會對人們的身體健康產生極大的影響。一旦出現惡劣的天氣，就需要進行線路搶修，并因此支付巨大的經濟成本。隨著我國配電線路的發展，傳統的絕緣導線存在著安裝工程復雜、線路投資成本大、絕緣層脆弱等問題，因此一旦遇到雷電的襲擊，就會產生問題。現在的電力系統進行輸配電時，使用的線路絕緣體的主體是絕緣子，并且對絕緣子的使用量很大。絕緣子的懸掛會使桿塔、導線以及大地之間保持絕緣。在實際的線路運行過程中，絕緣子需要承受過電壓以及工作電壓的作用；此外，還需要承受導線水平荷載、垂直荷載、導線張力。絕緣子在使用的過程中，還會受到環境污染以及大氣條件變化的影響。為了確保輸配電線路在運行過程中的可靠性以及安全性，絕緣子需要具備良好的機械性以及足夠的絕緣性，因此開發和研究新型的防雷絕緣子具有極其重要的作用和意義。

1 新型防雷絕緣子

新型的防雷絕緣子的種類較多，具體的如表1所示：

1.1 防雷支柱絕緣子

防雷支柱絕緣子屬于特殊類型的絕緣控件，可以在架空輸線電路當中起到很重要的作用。防雷支柱絕緣子的主要組成有絕緣護罩、壓塊座、壓緊螺母、上金屬帽、引弧棒、下金屬腳、復合絕緣子以及絕緣套管等。防雷支柱絕緣子具有很高的絕緣性能以及較高的防污穢水平，因此主要適用在架空線路上邊的絕緣支撐。此外，防雷支柱絕緣子還可以防止瓷絕緣子炸毀、架空絕緣導線的雷擊斷線以及降低雷擊跳閘產生的保護能力。防雷支柱絕緣子的主要優點有：

（1）護罩材料選擇的是有機的復合材料，相比于電瓷絕緣子，該材料的絕緣性要更好一些，此外，還具有更好的阻燃性能以及抗老性能；

（2）防雷支柱絕緣子的機械性能更高，并且運行的可靠性以及安全性更好。其內部的環氧引拔棒具有較高的抗彎性高一級抗張性，相比于普通的鋼材，要好上2到3倍，相比于高強瓷要高8到10倍，因此其機械性能大大的提高了；

（3）防雷支柱絕緣子的低溫機械性能要更好一些，事實表明，在-40℃的環境下，相比于室溫條件，其彎曲破壞強度并沒有很明顯的改變；

（4）耐污染的性能比較優良，通過對自然污穢以及人工污穢的試驗，表明防雷支柱絕緣子的防污穢性能更高一些。

FEG類型的防雷支柱絕緣子是一種新型的結合方式組合而成的產品，采用的是先堵塞然后再進行疏通的設計方式，這樣增加了絕緣子的防污穢能力以及絕緣性能，因此很適合用在架空線路當中，從而減少雷擊對架空線路的順利運行。

1.2 懸式絕緣子

懸式絕緣子的組成主要是鐵帽、瓷件、石英砂膠合劑、鋼腳膠裝二層。懸掛式的絕緣子具有一定的抗污穢性能，因此適用于具有污穢的地方，普通類型的懸式絕緣子也同樣可以用在普通的地方。這種類型的絕緣子存在著體積小、重量輕、操作簡易、不易破碎以及方便適用等特點。此外，懸式絕緣子還可以用在搞機械負荷、緊湊型以及大跨距的線路。

1.3 針式絕緣子

針式絕緣子包含著機械性能、電氣性能以及熱性能等基本性能，除此之外，還具有一定的耐老化以及耐環境的性能。機械性能指的是在運行過程中導線受到的張力、重力、風力、絕緣子自重、覆冰重量以及其他的機械力量；電氣性能指的是絕緣子的閃絡性能；熱性能則主要是指受到溫度的變化時，產生的急變能力，即使是遇到幾次冷熱循環，也不會產生開裂的現象。

1.4 零值絕緣子

零值絕緣子是指線路運行過程中絕緣子兩端電位的分布等于或者是接近零的絕緣子。低值或者是零值的絕緣子的影響：線路導線上的絕緣子一般會依賴于絕緣子串，此外，因為制造的缺陷或者是外界的影響，絕緣性能會不斷的進行劣化，隨著絕緣電阻值的降低，直到為零時，可以稱為是零值或者是低值絕緣子。我們對電路檢測時，低值或者是零值的絕緣子所占的比例大約為9%。這對于線路的而言，提高了雷擊跳閘率。此外，絕緣子表面光滑，因此可以降低電線之間的容抗，進而降低電流的損失。

1.5 玻璃絕緣子

玻璃絕緣子具有生產工藝簡單、生產效率高、機械性好、穩定性高等特點。玻璃絕緣子的主要是由Si2O3、B2O3、SiO2等酸性的氧化物和K2O、Na2O等堿性的氧化物共同組成。玻璃絕緣子的主要優點為：自潔能力好、主電容大、耐電弧性能好、耐污性好、穩定性高一級機械性強度好。玻璃絕緣子自身的機械強度高達80～120MPa，相當于陶瓷的2～3倍，因此玻璃絕緣子的耐擊穿性能、抗拉強度、耐電弧燒傷、耐震動疲勞以及耐坑熱沖擊的能力都要比瓷絕緣子強。當達到或者是低于零值時，玻璃絕緣子就會產生自爆，從而發現事故產生的隱患，并不需要進行人工的檢測，因此具有很強的淘汰能力。

1.6 保護型絕緣子

保護型絕緣子主要包括復合絕緣子以及保護型金具組成，對于保護型的絕緣子在進行防雷工作時，主要的作用為：通過增加絕緣子的放電距離，從而減少線路發生雷電閃絡的幾率；使用保護型的金具來把導線圍繞起來，從而產生厚實的保護部件，從而防止短路電弧根部產生的燃燒效應。發生閃絡時，電弧會在保護型金具比較厚實的位置燃燒，避免導線受到損傷。保護型的絕緣子在安裝方面，與傳統的絕緣子是相同的，但是還是要對導線進行處理。

1.7 復合絕緣子

隨著科學技術的發展和進步，復合絕緣子逐漸形成，其主要是用在高型的高壓電線連接的一段。復合絕緣子的主要作用是為了防止回流，支撐導線。復合絕緣子的優點主要是重量輕，方便安裝、體積小，方便維護、抗震性能好、生產周期快、耐污性能好、質量穩定性高等。復合絕緣子的組成主要是兩部分的絕緣體，分別為護套和芯棒，同時配備了相應的金屬附件。中間位置的復合棒芯為內部的絕緣部分，利用玻璃纖維的材質來增加樹脂棒的制作，使其強度成為鋼材的2倍，利用玻璃當作芯棒，具有比較高的耐腐蝕性能。

1.8 防繞擊措施

（1）減小避雷線的保護角是預防繞擊的主要措施之一。對于新設計線路，在雷電活動較強的山區線路應采用較小的保護角或負保護角。

（2）在桿塔或地線上安裝防繞擊避雷針針，以防護進入桿塔側面避雷線屏蔽失效區的低空雷電先導，補充避雷線屏蔽的不足。

（3）增加桿塔絕緣。線路繞擊耐雷水平與線路絕緣的50%放電電壓密切相關，其表達式是I=2U50%/Z，式中I是能引起繞擊的最小雷電流；Z是線路波阻抗。從式中可看出，增加線路絕緣（如增加絕緣子片數）對減少繞擊數是有利的。

（4）線路型氧化鋅避雷器。但線路避雷器價格高、運行維護工作量大。因此，在使用線路避雷器作為防雷手段時，一般選擇在土壤電阻率高、降阻困難線段，且應根據運行經驗在雷擊易閃桿塔安裝，切實起到防雷作用。線路避雷器既可防反擊又可防繞擊。

1.9 防反擊措施

（1）降低桿塔接地電阻是預防反擊的主要措施之一。

（2）架設耦合地線。架設耦合地線能在雷擊桿塔時起分流作用和耦合作用，降低桿塔絕緣子串上承受的電壓，提高線路的耐雷水平。

（3）線路型氧化鋅避雷器。

（4）增加桿塔絕緣。

（5）安裝可控放電避雷針。

2 結語

根據絕緣子的特性，不同的絕緣子具有不同優點和缺點，因此具有自己的適用環境。在進行防雷工作時，需要依據架空輸配電線路的具體特點進行分析，從而選擇最為合適的絕緣子類型。隨著電網建設的發展，絕緣子的使用要順應時代的發展方向，從而為電力市場提供最為完善、先進的構件，進而避免雷擊對電力架空輸配電線路的影響。

參考文獻

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（作者單位：湖南省電網工程公司）